SQLAlchemy表达式语言

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  1. SQLAlchemy 表达式语言

SQLAlchemy 是一个强大的 Python SQL 工具包和对象关系映射器 (ORM)。它提供了多种与数据库交互的方式，其中一种核心方式就是使用其表达式语言 (Expression Language)。 表达式语言允许你以一种 Pythonic 的方式构建 SQL 查询，而无需编写原始 SQL 字符串。 这篇文章将深入探讨 SQLAlchemy 表达式语言，为初学者提供详细的解释和示例。

什么是 SQLAlchemy 表达式语言？

SQLAlchemy 的表达式语言是一种构建 SQL 表达式的抽象层。 它允许你使用 Python 对象来表示 SQL 组件，例如表、列、条件和函数。 然后， SQLAlchemy 会将这些对象转换为合适的 SQL 语句，并执行该语句。

与 SQLAlchemy ORM 相比，表达式语言提供了更大的灵活性和控制力。虽然 ORM 更易于使用，因为它允许你使用 Python 类来操作数据库记录，但表达式语言让你能够精确地控制生成的 SQL。 这对于需要优化查询性能或处理复杂 SQL 逻辑的场景非常有用。

核心组件

SQLAlchemy 表达式语言由几个核心组件组成：

创建表

首先，我们需要定义一个表。 假设我们有一个名为 `users` 的表，包含 `id` (整数，主键)、`name` (字符串) 和 `email` (字符串) 列。

```python from sqlalchemy import create_engine, Column, Integer, String, Table, MetaData

engine = create_engine('sqlite:///:memory:') # 使用内存数据库进行测试 metadata = MetaData()

users_table = Table('users', metadata, 

   Column('id', Integer, primary_key=True),
   Column('name', String),
   Column('email', String)

)

metadata.create_all(engine) ```

这段代码创建了一个 `users_table` 对象，它描述了 `users` 表的结构。 `create_engine` 创建了一个数据库连接，`MetaData` 对象用于存储表的定义，并且 `metadata.create_all(engine)` 在数据库中创建表。

构建 SELECT 语句

现在，让我们构建一个 SELECT 语句来检索 `users` 表中的所有数据。

```python from sqlalchemy import select

stmt = select(users_table)

with engine.connect() as connection: 

   result = connection.execute(stmt)
   for row in result:
       print(row)

```

`select(users_table)` 创建了一个选择语句，它将选择 `users_table` 表中的所有列。 `connection.execute(stmt)` 执行该语句，并返回一个结果集。 然后，我们遍历结果集并打印每一行。

添加 WHERE 子句

我们可以使用 `where` 子句来添加条件。 例如，要选择 `id` 等于 1 的用户，我们可以使用以下代码：

```python from sqlalchemy import eq

stmt = select(users_table).where(users_table.c.id == 1)

with engine.connect() as connection: 

   result = connection.execute(stmt)
   for row in result:
       print(row)

```

`users_table.c.id` 访问 `users_table` 表的 `id` 列。 `eq` 函数创建一个等于表达式。

使用不同的运算符

SQLAlchemy 提供了各种运算符，例如 `ne` (不等于)、`gt` (大于)、`lt` (小于)、`ge` (大于或等于)、`le` (小于或等于) 和 `in_` (包含)。

例如，要选择 `name` 等于 'Alice' 或 'Bob' 的用户，可以使用 `in_` 运算符：

```python from sqlalchemy import in_

stmt = select(users_table).where(users_table.c.name.in_(['Alice', 'Bob']))

with engine.connect() as connection: 

   result = connection.execute(stmt)
   for row in result:
       print(row)

```

使用 AND 和 OR 运算符

我们可以使用 `and_` 和 `or_` 运算符来组合多个条件。

例如，要选择 `name` 等于 'Alice' 且 `email` 以 '@example.com' 结尾的用户，可以使用以下代码：

```python from sqlalchemy import and_, like

stmt = select(users_table).where( 

   and_(
       users_table.c.name == 'Alice',
       users_table.c.email.like('%@example.com')
   )

)

with engine.connect() as connection: 

   result = connection.execute(stmt)
   for row in result:
       print(row)

```

`like` 函数用于执行模式匹配。 `%` 符号表示任意数量的字符。

使用 ORDER BY 子句

我们可以使用 `order_by` 子句来对结果进行排序。

例如，要按 `name` 列升序排序用户，可以使用以下代码：

```python from sqlalchemy import asc

stmt = select(users_table).order_by(asc(users_table.c.name))

with engine.connect() as connection: 

   result = connection.execute(stmt)
   for row in result:
       print(row)

```

`asc` 函数表示升序排序。 还可以使用 `desc` 函数表示降序排序。

使用 LIMIT 和 OFFSET 子句

我们可以使用 `limit` 和 `offset` 子句来限制返回的行数和跳过的行数。

例如，要选择前 10 个用户，可以使用以下代码：

```python stmt = select(users_table).limit(10)

with engine.connect() as connection: 

   result = connection.execute(stmt)
   for row in result:
       print(row)

```

构建 UPDATE 语句

要更新 `users` 表中的数据，我们可以使用 `update` 语句。

例如，要将 `id` 等于 1 的用户的 `email` 更新为 '[email protected]'，可以使用以下代码：

```python from sqlalchemy import update

stmt = update(users_table).where(users_table.c.id == 1).values(email='[email protected]')

with engine.connect() as connection: 

   result = connection.execute(stmt)
   print(result.rowcount) # 打印受影响的行数

```

`values` 函数用于指定要更新的列和值。

构建 INSERT 语句

要向 `users` 表中插入数据，我们可以使用 `insert` 语句。

例如，要插入一个新的用户，`name` 为 'Charlie'，`email` 为 '[email protected]'，可以使用以下代码：

```python from sqlalchemy import insert

stmt = insert(users_table).values(name='Charlie', email='[email protected]')

with engine.connect() as connection: 

   result = connection.execute(stmt)
   print(result.inserted_primary_key) # 打印插入的主键

```

构建 DELETE 语句

要从 `users` 表中删除数据，我们可以使用 `delete` 语句。

例如，要删除 `id` 等于 1 的用户，可以使用以下代码：

```python from sqlalchemy import delete

stmt = delete(users_table).where(users_table.c.id == 1)

with engine.connect() as connection: 

   result = connection.execute(stmt)
   print(result.rowcount) # 打印受影响的行数

```

使用子查询

SQLAlchemy 表达式语言也支持子查询。子查询是一个嵌套在另一个查询中的查询。

例如，要选择 `email` 包含 '@example.com' 的所有用户，可以使用以下代码：

```python from sqlalchemy import exists

stmt = select(users_table).where(exists( 

   select(users_table.c.id).where(users_table.c.email.like('%@example.com'))

))

with engine.connect() as connection: 

   result = connection.execute(stmt)
   for row in result:
       print(row)

```

总结

SQLAlchemy 表达式语言是一种强大的工具，可用于构建复杂的 SQL 查询。 它提供了更大的灵活性和控制力，并且可以用于优化查询性能。 通过理解表达式语言的核心组件和使用方法，你可以更好地利用 SQLAlchemy 的功能。

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